典型路面结构设计湖南大学土木工程学院黄立葵2011.10.251主要内容w沥青路面设计沥青路面设计w混凝土路面设计混凝土路面设计w沥青路面典型结构沥青路面典型结构w混凝土路面典型结构混凝土路面典型结构w长寿命路面概念长寿命路面概念2沥青路面设计理论341 弹性层状体系力学模型沥青路面设计理论5沥青路面设计理论6沥青路面设计理论7891011121314沥青路面设计理论15沥青路面设计理论1617沥青路面结构组合设计18沥青路面结构组合设计19沥青路面结构组合设计20沥青路面结构组合设计21沥青路面结构组合设计22新建沥青路面设计方法23新建沥青路面设计方法24新建沥青路面设计方法2526新建沥青路面设计方法27新建沥青路面设计方法2829新建沥青路面设计方法3031 32 33新建沥青路面设计方法34新建沥青路面设计方法35新建沥青路面设计方法36新建沥青路面设计方法37新建沥青路面设计方法38国外沥青路面设计方法经验法法CBR、AASHTO等等理理论法法(力学力学经验法法)SHELL、AI等等39CBR设计法 解：（1）基层CBR=80，查图知h1=10cm； （2）下基层CBR=20，查图知h1+h2=20cm，因此h2=10cm； （3）土基CBR=5，查图知h1+h2+h3=43cm，因此h3=23cm。40AASHTO设计法 4142SHELL设计法 设计标准：设计标准：1路基顶面竖向压应变路基顶面竖向压应变控制路基的永久变形控制路基的永久变形2沥青面层水平拉应变沥青面层水平拉应变控制面层的开裂控制面层的开裂3整体性材料（水泥稳定）基层拉应力整体性材料（水泥稳定）基层拉应力4路面表面永久变形（车辙深度）路面表面永久变形（车辙深度） 高速公路高速公路 一般公路一般公路 43中国沥青路面主要结构形式 我我国国高高速速公公路路中中，沥沥青青路路面面占占90以以上上，水水泥泥混混凝凝土土路路面面占占10以以下下；沥沥青青面面层层厚厚度度1520cm，半半刚刚性性基基层层厚厚度度3540cm，底底基基层层20cm左左右；沥青路面设计年限右；沥青路面设计年限15年。年。普普通通公公路路中中，沥沥青青路路面面在在有有铺铺面面道道路路中中只只占占少少数数，混混凝凝土土路路面面占占大大多多数数；沥沥青青面面层层厚厚度度10cm以以下下，半半刚刚性性基基层层厚厚度度2040cm，底底基基层层1520cm左右；沥青路面设计年限左右；沥青路面设计年限12年以下。年以下。 44半刚性基层沥青路面早期损坏问题 1沥沥青青路路面面初初期期损损坏坏严严重重，通通车车后后不不利利季季节节开开始始（使使用用半半年年1年年），主主要要表表现现形形式式为为坑坑槽槽和和车车辙辙，多多数数属属于于水水损损害害。直直接接原原因因是是施施工工质质量量不不到到位，也有路面结构组合不合理的因素。位，也有路面结构组合不合理的因素。2沥沥青青路路面面早早期期损损坏坏指指开开放放交交通通35年年，长长一一些些的的78年年发发生生严严重重的的损损坏坏，主主要要表表现现为为大大面面积积的的开开裂裂，但但出出现现典典型型疲疲劳劳损损坏坏的的情情况况少少见见。主主要要原因是结构设计不合理、超载严重等。原因是结构设计不合理、超载严重等。45重荷载问题我国设计（限载）标准为：单轴我国设计（限载）标准为：单轴100kN，双轴，双轴180kN，三轴，三轴220kN。货货车车超超载载现现象象普普遍遍，超超载载车车的的比比例例在在50以以上上；超超载载率率最最大大可可达达300400。最最大大单单轴轴轴轴载载465kN，双双轴轴轴轴载载785kN（文文献献）。我我省省实实测测最最大大单单轴轴荷荷载载350kN，双轴荷载接近，双轴荷载接近600kN。治理超载的难度极大。治理超载的难度极大。 46结构设计问题沥沥青青路路面面设设计计采采用用弹弹性性层层状状体体系系理理论论，认认为为各各层层次次之之间间完完全全连连续续，以以路路面结构弯沉值、整体性材料层底部拉应力为控制指标。面结构弯沉值、整体性材料层底部拉应力为控制指标。层层间间完完全全连连续续的的假假设设不不符符合合实实际际情情况况，且且随随着着使使用用年年限限的的延延长长，层层间间结结合状况肯定会恶化。合状况肯定会恶化。缺乏控制沥青面层剪切破坏的指标。缺乏控制沥青面层剪切破坏的指标。缺乏一次性大荷载控制指标。缺乏一次性大荷载控制指标。 47路面结构组合几几乎乎所所有有的的路路面面均均采采用用半半刚刚性性基基层层，主主要要为为水水泥泥稳稳定定碎碎石石和和石石灰灰、粉粉煤煤灰稳定碎石。灰稳定碎石。这这类类材材料料刚刚度度较较大大，极极易易产产生生干干缩缩、温温缩缩裂裂缝缝，引引起起沥沥青青面面层层的的反反射射裂裂缝；缝；渗水性很差或基本不透水，易造成冲刷；渗水性很差或基本不透水，易造成冲刷；基层逐步开裂，变成小块、碎块，承载力（刚度）降低；基层逐步开裂，变成小块、碎块，承载力（刚度）降低；半刚性基层损坏后无法自愈；半刚性基层损坏后无法自愈；因刚度较大，对超载很敏感。因刚度较大，对超载很敏感。48水损害问题1.提高沥青面层提高沥青面层/基层的抗冲刷能力基层的抗冲刷能力 合格的沥青；合格的沥青； 干净的集料；干净的集料； 掺加熟石灰改善沥青与集料的粘附性。掺加熟石灰改善沥青与集料的粘附性。2.控制沥青混合料的空隙率（防止离析）控制沥青混合料的空隙率（防止离析）3.改善路面结构排水改善路面结构排水4950515253MTV (Material Transfer Vehicle)54沥青路面摊铺5556漂亮的路面57改善路面结构的受力性能1.加强层间结合加强层间结合 沥青层之间：粘层油沥青层之间：粘层油 沥青面层沥青面层/基层之间：透层、封层基层之间：透层、封层 半刚性基层半刚性基层/底基层之间：水泥浆底基层之间：水泥浆2.合理的路面结构组合合理的路面结构组合 与路面结构受力特性一致与路面结构受力特性一致 合理的排水特性组合合理的排水特性组合3.设计中考虑大荷载的作用设计中考虑大荷载的作用 路面结构极限承载力路面结构极限承载力58粘层油5960直接在基层上铺沥青面层61级配碎石基层62水泥混凝土路面设计63弹性地基板体系理论简介646566弹性地基板体系理论简介67弹性地基板体系理论简介68水泥混凝土路面荷载应力分析 1 Winkler地基无限大板解地基无限大板解6970水泥混凝土路面荷载应力分析 7172水泥混凝土路面荷载应力分析 73水泥混凝土路面荷载应力分析 7475水泥混凝土路面荷载应力分析 7677水泥混凝土路面荷载应力分析 7879水泥混凝土路面荷载应力分析 808182水泥混凝土路面温度应力分析83水泥混凝土路面温度应力分析84水泥混凝土路面温度应力分析85水泥混凝土路面温度应力分析8687水泥混凝土路面温度应力分析8889新建水泥混凝土路面设计方法90新建水泥混凝土路面设计方法91新建水泥混凝土路面设计方法92新建水泥混凝土路面设计方法93新建水泥混凝土路面设计方法94新建水泥混凝土路面设计方法95新建水泥混凝土路面设计方法96新建水泥混凝土路面设计方法97新建水泥混凝土路面设计方法98新建水泥混凝土路面设计方法99国外混凝土路面设计方法简介100国外混凝土路面设计方法简介101国外混凝土路面设计方法简介102103国外混凝土路面设计方法简介104国外混凝土路面设计方法简介105沥青路面典型结构106沥青路面典型结构107沥青路面典型结构108沥青路面典型结构109沥青路面典型结构110沥青路面典型结构111沥青路面典型结构112水泥混凝土路面典型结构113水泥混凝土路面典型结构114水泥混凝土路面典型结构115水泥混凝土路面典型结构116水泥混凝土路面典型结构117水泥混凝土路面典型结构118美国佐治亚州119120121美国纽约州122123长寿命路面 (永久性路面)欧洲欧洲40年以上；年以上；美国美国3550年以上。年以上。 124125126127谢谢各位恭请指教128